Name: Thermopower Dalgalarının Çalışmasında Kimyasal Yakıt ve Multi-duvarlı Karbon Nanotüpler Hibrit Kompozitlerin Hazırlanması ve Değerlendirilmesi (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-04-10T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 35 s
Description: Keşfedin termoelektrik dalga jeneratörleri için çok duvarlı karbon nanotüp ve kimyasal yakıt hibrit kompozitlerinin sentezlenmesini. Bu yöntem, mekanik parça gerektirmeden yüksek enerji yoğunluğunda elektrik üretimi sağlar.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Bu çalışma finanse Kore Bilim ve Mühendislik Vakfı aracılığıyla Eğitim, Bilim ve Teknoloji (UÇK-2013R1A1A1010575), Bakanlığı tarafından ve Nano Ar-Ge programı tarafından finanse Kore Ulusal Araştırma Vakfı (UÇK) aracılığıyla Temel Bilimler Araştırma Programı tarafından desteklenen Eğitim, Bilim ve Teknoloji Bakanlığı (UÇK-2012M3A7B4049863) tarafından.

Dikey Bağlantısızlar Çok duvarlı Karbon Nanotüpler 1. sentezi (VAMWCNTs) <ol><li> Gofretin hazırlanması ve katalizör tabakaları birikmesi <ol><li> Bir n-tipi (100) Si gofreti hazırlayın. </li><li> Termal oksidasyon ya da püskürtme gibi alternatif yöntemlerle Si gofret üzerinde 250 nm kalınlığında SiO 2 tabaka yatırın. Yatay fırında 1000 ° C de 3 saat 20 dakika boyunca, O 2 200 SCCM enjekte edilir. </li><li> SiO 2 katmanda katman: (1.000 W RF gücü) kaynağı ve 10 nm kalınlığında Al 2 O 3 (% 99.9) yatırmak çok serpme gibi toplu Al 2 O 3 (% 99.9) kullanın. 2 x 10 -2 mbar&#39;lık bir kaplama basıncı ile 10 mil / dakika yavaş bir birikme oranı kullanın. </li><li> E-ışını evaporatör kullanılarak bir kaynak olarak toplu Fe (% 99.9) kullanın ve Al 2 O 3 katman üzerinde 1 nm kalınlığında Fe tabakası mevduat. 5 × 10 -6 Torr bir birikim basıncı ile 0.1 nm / sn ~ yavaş biriktirme hızı kullanın. </li&gt; <li> Bir elmas Scriber kullanarak 28 mm x 15 mm ebatlarındaki Fe / Al 2 O 3 / SiO 2 / Si gofret kesin. Not: VAMWCNT dizinin arzu boyutuna bağlı olarak, Fe / AI 2 O 3 / SİO2 / silisyum boyutu değişebilir. </li></ol></li><li> MWCNT TCVD tarafından dizi ve serbest duran MWCNT ormanların hazırlanması sentezi. <ol><li> 120 mm x 30 mm boyutlara sahip bir kuvars tekne merkezi Fe / Al 2 O 3 / SiO 2 / Si gofret yerleştirin. </li><li> TCVD kurulumu (Şekil 1A) 2-inç kuvars tüp içinde kuvars tekne yerleştirin. </li><li> Havayı çıkarmak ve Ar, 2-inçlik kuvars tüpün doldurulması için çevre koşulları altında, 10 dakika boyunca Ar gazı 900 SCCM enjekte edilir. </li><li> 30 dakika içinde 750 ° C&#39;ye kadar 25 ° C fırında sıcaklığı giderek Ar gazı 600 SCCM ve H2 gazı 400 SCCM enjekte edilir. </li><li> Ar, gaz 100 SCCM ve H2 ga 400 SCCM enjekte10 dakika boyunca 750 ° C&#39;de in MWCNTs kökleri olarak Fe nano-tanecikleri formüle. </li><li> Ar, gaz 100 SCCM, H2 gazı 368 SCCM, ve 280 dakika boyunca 750 ° C&#39;de etilen ile (C2-lH 4) gaz 147 SCCM enjekte edilir. Bir karbon kaynağı olarak hareket Cı 2H 4 gaz ayrışmasını teşvik etmek Aynı zamanda, tungsten filamanlı (15 A: 0.8 V değerindeki gerilim) ile kuvars tüpün girişinde Joule ısıtması geçerlidir. Bu karbon kaynakları Si Levhalarda Fe nanopartiküller bağlanmış ve CNTs dönüştürülür. </li><li> H 2 gazı ve C 2 H 4 gaz enjeksiyonu durdurun, ve fırın kapatın. Gofret sıcaklığı 60 ° C düşene kadar bu işlem sırasında, sürekli Ar gazı 100 SCCM enjekte. </li><li> Gofret MWCNTs dışarı atın. (Şekil 1B): yavaşça serbest duran MWCNT ormanlar (3-6 mm uzunluk) elde etmek için gofret MWCNT dizi ayırın. </li></ol></li></ol><ol><li> Kimyasal yakıtların hazırlanması <ol><li> Bir pikrik asit (2,4,6-trinitro fenol) çözeltisi ve sodyum azit (NaN3) hazırlayın. <ol><li> Pikrik asit tozu (24 saat için 1 atm, 25 ° C) elde etmek üzere pikrik asit çözeltisi buharlaştırın. Pikrik asit tozu 6 g ölçülür ve 100 ml asetonitril (262 mm) içinde çözülür. </li><li> Ölçü 6, sodyum azid toz g deiyonize (Dİ) su (923 mM), 100 ml içinde çözülür. </li></ol></li></ol></li><li> Islak emprenye yoluyla Sentezi ve hibrit kompozit karakterizasyonu <ol><li> Bir mikro-dengesi ile bağımsız bir MWCNT orman kütlesi ölçülür ve SEM (Şekil 4A) ile MWCNT orman hizalanmış yapılarını teyit. 15 kV arasında bir voltaj ve 1,200X bir büyütme kullanın. Hizalanmış yapı tüm MWCNT orman boyunca korunur olup olmadığını kontrol edin. </li><li> T 262 mM pikrik asit çözeltisi 25 ul ekleMWCNT orman op yakıt orman gözenekleri nüfuz sağlamak için. 30 dk Film dizi küçültmek, ve tüm asetonitril orman (Şekil 1C) buharlaşan kadar pikrik asit tamamen gözenekleri nüfuz izin için olduğu gibi örnek bırakın. Not: Kimyasal yakıt ve MWCNT dizisi arasında, hedef oranına bağlı olarak, pikrik asit çözeltisinin konsantrasyonu ve miktarı değiştirin. </li><li> Islak emprenye ile 2,4,6-trinitro sodyum fenoksit ve hidrojen azid (yakıt tabakası) oluşturmak üzere 923 mM sodyum azid çözeltisi 25 ul pikrik asit kaplı MWCNT ormanlar daldırın. Tüm çözücüler buharlaşmasına kadar 30 dakika boyunca örnek bırakın. Not: Kimyasal yakıt ve MWCNT dizi arasındaki hedef oranına bağlı olarak, sodyum azid çözeltisinin konsantrasyonu ve miktarı değiştirebilirsiniz. </li><li> Bir mikro ile yakıt ve MWCNTs bireysel hibrid kompozit kütlesini ölçmek ve kütle oranını hesaplamak için son kitle karşılaştırmakYakıt tabakası ve MWCNTs. <img alt="Denklem 1" src="/files/ftp_upload/52818/52818eq1.jpg" /> M, H ve M, m, sırasıyla, tek bir hibrid kompozit ve bireysel MWCNT film kütle olduğu. </li><li> SEM (Şekil 5A), bir yakıt ve MWCNTs hibrid kompozit hizalanmış yapılarını teyit edin. Üreticinin talimatlarına göre, işletme koşulları için basıncı düşürmek ve kimyasal yakıt agregasyonu açıkça hizalanmış MWCNT ormanda gözlenene kadar büyütme kaldırın. MWCNTs yakıt toplanmasının şeklini kontrol edin. </li></ol></li></ol> Thermopower Dalga Jeneratör 3. İmalat (Şekil 2) <ol><li> Thermopower dalga doğrudan voltaj çıkışını ölçen bir osiloskop ile bağlantı elektrotlar olarak hareket etmek bir cam slayt her iki ucuna bakır bantlar takın. </li><li> Bir gümüş pas üzerinden hibrid kompozit her iki ucuna bakır bantlar bağlayınte damlacık. Gümüş macun zor olur ve bağlantı sabit kadar örnek bırakın. </li><li> Hibrit kompozit elektrik direncini ölçmek için bir multimetre kullanın. </li></ol> Thermopower Dalgaların 4. Ölçüm (Şekil 3) <ol><li> Bir polikarbonat odasının içinde, güvenlik için kelepçeler ile optik masaya thermopower dalga jeneratörü tamir. </li><li> Çıkış voltajı ölçümü için osiloskop bakır elektrotları bağlamak için timsah klipleri kullanın. </li><li> Yüksek hızlı mikroskopi sistemi kurmak [bileşenleri: yüksek hızlı kamera (&gt; 5.000 kare / sn), makro lensi (105 mm / f2.8 lens), ve bir LED lamba] jeneratörden yanma yayılmasını kaydetmek için. Yerleştirin ve thermopower dalga jeneratörü önünde yüksek çözünürlüklü görüntülerle net kayıt için LED lambasını açmak. / Sn 5.000 kare üzerinde kayıt hızını ayarlayın. </li><li> Sıcaklık, gerçek zamanlı değişiklikleri kaydetmek için belirli bir pozisyonda bir optik pirometreyi yerleştirinHibrid kompozit. </li><li> Hibrid kompozit kimyasal yakıtı tutuşturmak için lazer ışıması veya Joule ısıtma ya uygulayın. <ol><li> Hibrid kompozit belirli bir pozisyonda lazer (&lt;1.000 mW) odaklanın. Yanma thermopower dalga jeneratörü başlatılan kadar bir kaç saniye için odak koruyun. </li><li> Yüksek akım güç kaynağı ve bir nikel-krom tel hazırlayın. Ve bir nikel tel ısı: Bir yüksek akım güç kaynağına kabloyu (5 V ve 3 A çalışma koşulları). Yanma thermopower dalga jeneratörü başlatılan kadar hibrid kompozit ısıtmalı nikel tel ve kimyasal yakıt arasındaki nazik temas yapın. </li></ol></li><li> Bir thermopower dalga jeneratörü tarafından başlatılan bir yüksek-hızlı mikroskopi sistemi, bir osiloskop, ve bir optik pirometre, oluşan ölçüm kurulum açın. <ol><li> Kurulum yüksek hızlı kamera kayıt kare hızı (5,000 kare / sn). Thermopo başında Tetik kayıtwer dalga yayılımı. Tutanak yüksek hızlı mikroskobu sistemi ile yüksek hızda fotoğraf görüntüleri anlık ve thermopower dalga yayılımı baştan kaydedilen kare sayısını ayıklamak (kare toplam #number). </li><li> Osiloskop kullanarak thermopower dalga yayılımı baştan sona gerilim sinyalini kaydedin. Çıkış voltajı darbesi (V) ekstrakte edin. </li><li> Hedef alanları gösterir bir melez kompozit, belirli pozisyonda optik pirometreyi Odak ve sıcaklık dinamik değişiklikleri ölçmek (° C). </li></ol></li><li> Yüksek hızlı mikroskopi sisteminde tek kare reaksiyon ön pozisyonu çıkartarak reaksiyon yayılma hızını hesaplayın. <img alt="Denklem 2" src="/files/ftp_upload/52818/52818eq2.jpg" /> nerede, l h hibrid kompozit toplam uzunluğu, n f n o &lt;thermopower dalga yayılımı baştan kaydedilen kare sayısı, ve/ Sub&gt; kayıt kare hızı. </li><li> Osiloskop çıkış voltajı veri ayıklamak ve maksimum pik gerilimi yanı sıra çıkış gerilimi darbesi belirli gücünü hesaplamak. Aşama 3 ölçülmüştür elektrik direncini kullanın. </li><li> Optik pirometreyi kullanarak sıcaklık değişimi ayıklayın. </li></ol>

<ol><li>Zhou, X., Torabi, M., Lu, J., Shen, R. Q., Zhang, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanostructured+Energetic+Composites%3A+Synthesis%2C+Ignition%2FCombustion+Modeling%2C+and+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22Acs+Appl+Mater+Inter%22%5BJournal%5D)">Nanostructured Energetic Composites: Synthesis, Ignition/Combustion Modeling, and Applications.</a> Acs Appl Mater Inter. 6, 3058-3074 (2014).</li>
<li>Zhang, K., Chou, S., Ang, S., Tang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+MEMS-based+solid+propellant+microthruster+with+Au%2FTi+igniter%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+and+Actuators+A%3A+Physical%22%5BJournal%5D)">A MEMS-based solid propellant microthruster with Au/Ti igniter.</a> Sensors and Actuators A: Physical. 122, 113-123 (2005).</li>
<li>Zhang, W. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Significantly+Enhanced+Energy+Output+from+3D+Ordered+Macroporous+Structured+Fe2O3%2FAl+Nanothermite+Film%5BTitle%5D)+AND+%22Acs+Appl+Mater+Inter%22%5BJournal%5D)">Significantly Enhanced Energy Output from 3D Ordered Macroporous Structured Fe2O3/Al Nanothermite Film.</a> Acs Appl Mater Inter. 5, 239-242 (2013).</li>
<li>Choi, W., Abrahamson, J. T., Strano, J. M., Strano, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Carbon+nanotube-guided+thermopower+waves%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Today%22%5BJournal%5D)">Carbon nanotube-guided thermopower waves.</a> Materials Today. 13, 22-33 (2010).</li>
<li>Choi, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemically+driven+carbon-nanotube-guided+thermopower+waves%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Mater%22%5BJournal%5D)">Chemically driven carbon-nanotube-guided thermopower waves.</a> Nat Mater. 9, 423-429 (2010).</li>
<li>Abrahamson, J. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wavefront+Velocity+Oscillations+of+Carbon-Nanotube-Guided+Thermopower+Waves%3A+Nanoscale+Alternating+Current+Sources%5BTitle%5D)+AND+%22Acs+Nano%22%5BJournal%5D)">Wavefront Velocity Oscillations of Carbon-Nanotube-Guided Thermopower Waves: Nanoscale Alternating Current Sources.</a> Acs Nano. 5, 367-375 (2011).</li>
<li>Walia, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ZnO+based+thermopower+wave+sources%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Commun%22%5BJournal%5D)">ZnO based thermopower wave sources.</a> Chem Commun. 48, 7462-7464 (2012).</li>
<li>Walia, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sb2Te3+and+Bi2Te3+based+thermopower+wave+sources%5BTitle%5D)+AND+%22Energ+Environ+Sci%22%5BJournal%5D)">Sb2Te3 and Bi2Te3 based thermopower wave sources.</a> Energ Environ Sci. 4, 3558-3564 (2011).</li>
<li>Hong, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+Electrical+Potential+of+Thermoelectric+Power+Waves+by+Sb2Te3-Coated+Multiwalled+Carbon+Nanotube+Arrays%5BTitle%5D)+AND+%22J+Phys+Chem+C%22%5BJournal%5D)">Enhanced Electrical Potential of Thermoelectric Power Waves by Sb2Te3-Coated Multiwalled Carbon Nanotube Arrays.</a> J Phys Chem C. 117, 913-917 (2013).</li>
<li>Walia, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MnO2-Based+Thermopower+Wave+Sources+with+Exceptionally+Large+Output+Voltages%5BTitle%5D)+AND+%22J+Phys+Chem+C%22%5BJournal%5D)">MnO2-Based Thermopower Wave Sources with Exceptionally Large Output Voltages.</a> J Phys Chem C. 117, 9137-9142 (2013).</li>
<li>Aria, A. I., Gharib, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dry+oxidation+and+vacuum+annealing+treatments+for+tuning+the+wetting+properties+of+carbon+nanotube+arrays%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Dry oxidation and vacuum annealing treatments for tuning the wetting properties of carbon nanotube arrays.</a> J Vis Exp. , (2013).</li>
<li>Zhao, Y., Tang, Y., Star, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+functionalization+of+nitrogen-doped+carbon+nanotube+cups+with+gold+nanoparticles+as+cork+stoppers%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Synthesis and functionalization of nitrogen-doped carbon nanotube cups with gold nanoparticles as cork stoppers.</a> J Vis Exp. , e50383(2013).</li>
<li>Copic, D., Park, S. J., Tawfick, S., De Volder, M., Hart, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication%2C+densification%2C+and+replica+molding+of+3D+carbon+nanotube+microstructures%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Fabrication, densification, and replica molding of 3D carbon nanotube microstructures.</a> J Vis Exp. , (2012).</li>
<li>Grimme, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Do+Special+Noncovalent+%CF%80%E2%80%93%CF%80+Stacking+Interactions+Really+Exist%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">Do Special Noncovalent π–π Stacking Interactions Really Exist.</a> Angewandte Chemie International Edition. 47, 3430-3434 (2008).</li>
<li>Yeo, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+chemical+fuel+composition+on+energy+generation+from+thermopower+waves%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Effects of chemical fuel composition on energy generation from thermopower waves.</a> Nanotechnology. 25, (2014).</li>
<li>Hong, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+Electrical+Potential+of+Thermoelectric+Power+Waves+by+Sb2Te3-Coated+Multiwalled+Carbon+Nanotube+Arrays%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physical+Chemistry+C%22%5BJournal%5D)">Enhanced Electrical Potential of Thermoelectric Power Waves by Sb2Te3-Coated Multiwalled Carbon Nanotube Arrays.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 117, 913-917 (2013).</li>
<li>Kim, P., Shi, L., Majumdar, A., McEuen, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermal+transport+measurements+of+individual+multiwalled+nanotubes%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+review+letters%22%5BJournal%5D)">Thermal transport measurements of individual multiwalled nanotubes.</a> Physical review letters. 87, 215502(2001).</li>
<li>Garner, W., Abernethy, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heats+of+combustion+and+formation+of+nitro-compounds.+Part+I.+Benzene%2C+toluene%2C+phenol+and+methylaniline+series%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+Royal+Society+of+London.+Series+A%22%5BJournal%5D)">Heats of combustion and formation of nitro-compounds. Part I. Benzene, toluene, phenol and methylaniline series.</a> Proceedings of the Royal Society of London. Series A. 99, 213-235 (1921).</li>
<li>Passingham, C., Hendra, P. J., Hodges, C., Willis, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Raman+spectra+of+some+aromatic+nitro+compounds%5BTitle%5D)+AND+%22Spectrochimica+Acta+Part+A%3A+Molecular+Spectroscopy%22%5BJournal%5D)">The Raman spectra of some aromatic nitro compounds.</a> Spectrochimica Acta Part A: Molecular Spectroscopy. 47, 1235-1245 (1991).</li>
<li>Rinkenbach, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Heats+Of+Combustion+And+Formation+Of+Aromatic+Nitro+Compounds%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">The Heats Of Combustion And Formation Of Aromatic Nitro Compounds.</a> Journal of the American Chemical Society. 52, 115-120 (1930).</li>
</ol>

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

thermopower dalga deneyleri protokolleri ideal ısı dalga yayılımı yanı sıra elektrik enerjisi üretimine olanak kritik adımları içerir. Birincisi, ateşleme özel konumu ve ilgili reaksiyon transferi thermopower dalgalar enerji dönüşümünü kontrol önemli faktörlerdir. Karma bileşiğin bir ucunda Kontak bir yönde çekirdek malzeme ve kimyasal yakıtların arasındaki ara boyunca yanma destekli başlattı. Bununla birlikte, herhangi bir başka pozisyonunda kontak çekirdek malzemeleri içinde ters yönlerde, yük taşıyıcıların iptal olar...

Kimyasal yakıtlar çok yüksek enerji yoğunluğuna sahip ve yaygın makrosistemlere mikrosistemlerin uygulamaların geniş bir yelpazede kullanılabilir enerji kaynağı olarak kullanılmaktadır. 1 Özellikle, pek çok araştırmacı nesil mikro / nano için enerji kaynağı olarak kimyasal yakıtları kullanmak için çalıştık tabanlı teknolojiler. 2 Bununla birlikte, mikro / nanocihazların son derece küçük alanlarda enerji dönüşüm bileşenleri entegre zorluk nedeniyle, elektrik enerjisine çeviren kimyasal yakıtların dönüşüm temel sınırlamalar vardır. Bu nedenle, kimyasal yakıtların yanma esas olarak nanothermites veya mikro aktuatörler mikro / nanocihazların kimyasal ya da mekanik enerji üretimi için kullanılmıştır. 1,3 Thermopower dalgaları-yeni geliştirilmiş bir enerji dönüşüm kavram olan elektrik ene doğrudan bir yakıtın kimyasal enerjiyi dönüştürmek için bir yöntem olarak büyük ilgiherhangi bir dönüştürme bileşenleri kullanılmamalıdır rgy. 4,5 thermopower dalgalar kimyasal yakıt karma bileşik ve bir mikro / nano yapılı malzeme kullanılarak oluşturulabilir. melez bileşik içindeki belirli bir konumda kimyasal yakıt ateşlendiğinde 5, kimyasal yanma boyunca meydana Kimyasal yakıt ve mikro / nanoyapılı malzeme arasındaki arayüz. Aynı zamanda, bir yüksek çıkış voltajı nabız şeklinde yük transferi neden birlikte elektrik enerji üretiminde çekirdek mikro / nano yapılı malzeme sonuç üzerinde termal ve kimyasal potansiyel dinamik değişimler. Bu tür çok duvarlı karbon nanotüpler (MWCNTs) 4-6 ve ZnO, 7 Bi 2 Te 3, 8 Sb 2 Te 3, 9 ve MnO 2 gibi çeşitli mikro / nano yapılı malzemeler 10 mikro / nano yapılı malzemeler melez kompozitler izin kanıtlanmıştır thermopower dalgaları kullanmak ve kimyasal-termal-elektrikli göstermek içincal enerji dönüşüm. Özellikle, yüksek Seebeck katsayısı ile çekirdek malzemeler sadece yayılır yanma gelen yüksek çıkış gerilimlerinin oluşmasını sağlar. Bununla birlikte, bu tip kimyasal yakıtların yakıt / çekirdek-malzemeler, üretim sürecinin kütle oranı ve ateşleme koşulları karışımı olarak aynı bileşiklerle ilgili diğer parametreler kritik thermopower dalgalar genel özelliklerini etkiler. Burada, imalat yöntemleri, hizalanmış bir kimyasal yakıt oluşumu ve yakıt / çekirdek malzemelerinin kütle oranı thermopower dalga performansını nasıl etkilediğini gösterir. Termal, kimyasal buhar biriktirme (TCVD) tarafından imal edilmiş bir MWCNT dizi temelinde, bir kimyasal yakıt ve MWCNTs melez bir bileşik thermopower dalga enerjisi üretimi için hazırlanır şeklini göstermektedir. Enerji dönüşüm değerlendirilmesini sağlar deney düzeneği tasarımı gibi yanma propagati gibi işlemler için deneysel ölçümler gelen ile birlikte tanıtıldıve direkt elektrik enerjisi üretimi. Ayrıca, biz polaritesi dinamik çıkış gerilimi ve özel pik güç önemlisi elektrik enerjisi dönüşüm belirler dağıtım tarif olduğunu göstermektedir. Bu çalışma, enerji üretimini artırmak için özel stratejiler sağlayacak ve thermopower dalgaların altında yatan fizik anlamada yardımcı olacaktır. Ayrıca, burada açıklanan üretim süreci ve deneyler thermopower dalgaların araştırma olanakları uzanan yardım, yanı sıra kimyasal-termal-elektrik enerjisi dönüşüm olacaktır.

<table><tbody><tr><td>4" n-tipi silikon gofret</td><td>Unisill</td><td>4" Si-gofret</td><td></td></tr><tr><td>Al2O3</td><td>TAEWON</td><td>A-1008</td><td>%99,9999 Saflık</td></tr><tr><td>Fe</td><td>Sigma Aldrich</td><td>267945</td><td>%99,9999 Saflık</td></tr><tr><td>Ar</td><td>Seul özel gaz</td><td>Ar(N60)</td><td>%99,9999 Saflık</td></tr><tr><td>C2H4</td><td>Seul özel gaz</td><td>C2H4</td><td>99.5% Saflık</td></tr><tr><td>H 2 </td> <td>Seul özel gaz</td><td>H 2 (N60)</td><td>% 99.9999 Saflık</td></tr><tr><td>Gümüş macun</td><td>Fujikura Kasei</td><td>D-550</td><td></td></tr><tr><td>Pikrik asit</td><td>Sigma Aldrich</td><td>197378</td><td>> % 98 Saflık Yüksek toksik</td></tr><tr><td>Sodyum azid</td><td>Sigma Aldrich</td><td>S2002</td> <td>> % 99,5</td></tr><tr><td>Saflıkta Asetonitril</td><td>Sigma Aldrich</td><td>271004</td><td>% 99,8 Saflıkta</td></tr><tr><td>Güç kaynağı</td><td>Mastech</td><td>HY3010</td><td></td></tr><tr><td>TCVD</td><td>Scientech</td><td>TCVD</td><td></td></tr><tr><td>Osiloskop</td><td>Tektronix</td><td>DPO2004B</td><td></td></tr><tr><td>Yüksek hızlı mikroskopi sistemi</td><td>Phantom</td><td>V7.3</td><td></td></tr></tbody></table>

thermopower dalgalarının Çalışmasında kimyasal yakıt ve multi-duvarlı karbon nanotüpler hibrit kompozitlerin hazırlanması ve değerlendirilmesi

Preparation and Evaluation of Hybrid Composites of Chemical Fuel and Multi-walled Carbon Nanotubes in the Study of Thermopower Waves

Yakıt ve mikro / nano yapılı malzemenin bir hibrid kompozit belli bir pozisyonda bir kimyasal yakıt ateşlendiğinde, kimyasal yanma yakıt ve çekirdek malzeme arasındaki ara yüzey boyunca meydana gelir. Aynı zamanda, mikro / nano yapılı malzemeler arasında ısı ve kimyasal potansiyel dinamik değişimler, yüksek çıkış voltajı nabız şeklinde yük transferi neden birlikte elektrik enerji üretimi ile sonuçlanır. Biz sentezden değerlendirilmesi, bir thermopower dalga deney tüm prosedürü göstermektedir. Termal kimyasal buhar biriktirme ve ıslak emprenye işlemi, sırasıyla, bir çok duvarlı karbon nanotüp dizisinin sentezi ve pikrik asit / sodyum azid / çok duvarlı karbon nanotüp melez bileşik için kullanılmaktadır. Hazırlanan hibrid kompozit bağlantı elektrotların bulunduğu bir thermopower dalga jeneratörü imal etmek için kullanılır. hibrid kompozit yanma lazer ısıtma veya Joule ısıtma ve th tarafından başlatılane karşılık gelen yanma yayılması, doğrudan elektrik enerjisi üretimi, gerçek zamanlı sıcaklık değişimleri sırasıyla, bir yüksek hızlı mikroskopi sistemi, bir osiloskop, ve bir optik pirometreyi kullanılarak ölçülür. Ayrıca, önemli stratejiler hibrid kompozit ve genel thermopower dalga enerji transferi geliştirmek onların yanma başlaması sentezinde kabul edilmesi önerilmiştir.

Şekil 4A&#39;da gösterildiği gibi, thermopower dalgaları için bir çekirdek nano yapılı malzeme olarak hizalanmış MWCNT dizi, TCVD, 11-13 sentezlendi. olarak yetiştirilen MWCNTs çapı 20-30 mil (Şekil 4B) &#39;dir. pikrik asit / sodyum azid / MWCNTs hizalanmış hibrit kompozit Şekil 5A&#39;da gösterilmiştir. Protokol bölümünde tarif edildiği gibi, bileşik, ıslak emprenye işlemi ile 14 sentezlenmiştir. Kimyasal yakıt ve MWCNTs arasında bir ara yüzey ol...

Termogüç dalga deneylerini yürütmek için bir protokol sunulmuştur. Bir kimyasal yakıt ve mikro/nanoyapılı bir malzemenin hibrit kompozitlerinin sentezi, bir termogüç dalga üretecinin üretimi ve karşılık gelen fiziksel olayların ölçülmesi için yöntemler açıklanmaktadır.

Thermopower Dalgalarının Çalışmasında Kimyasal Yakıt ve Multi-duvarlı Karbon Nanotüpler Hibrit Kompozitlerin Hazırlanması ve Değerlendirilmesi

When a chemical fuel at a certain position in a hybrid composite of the fuel and a micro/nanostructured material is ignited, chemical combustion occurs ...

Bu prosedürün genel amacı, termogüç dalgalarından kimyasal yanma yoluyla elektrik enerjisi üretimini göstermektir. Bu işlem, öncelikle termal kimyasal buhar biriktirme yöntemiyle çok duvarlı karbon nanotüpler gibi çekirdek nanomalzemelerin hazırlanmasıyla gerçekleştirilir. İkinci adım, ıslak emdirme yöntemiyle çekirdek nanomalzemeler ve kimyasal yakıtlardan oluşan hibrit kompozitin sentezlenmesidir.Ardından, hibrit kompozitlerden ve bağlı elektrotlardan oluşan termal güç dalga jeneratörleri üretilir. Bakır elektrotlar, gümüş pasta kullanılarak hibrit kompozitlere bağlanır. Son adım, osiloskop, optik parametreler ve yüksek hızlı bir mikroskobik sistem kullanılarak termal güç dalgalarından gelen çıkış voltajının, ilgili sıcaklığın ve reaksiyon yayılım hızının ölçülmesidir.Nihayetinde, termopower dalga deneyleri protokolü, optimize edilmiş termal dalga yayılımı ve elektrik enerjisi üretimi için termopower dalgalara olanak tanıyan kritik adımları göstermektedir. Bu tekniğin, elektrik enerjisi üretmek için kullanılan geleneksel yanma gibi mevcut yöntemlere göre temel avantajı, kompresör veya türbin gibi mekanik parçalara ihtiyaç duyulmamasıdır. Bu yöntem, yüksek enerji yoğunluklu kimyasal yakıtlar kullanarak doğrudan yüksek özgül güç ürettiği için, akıllı toz uygulamaları ile mikro ve nanorobotiği ve aktüatörleri kapsayan mikro ve nano ölçekli alanlardaki yeni tip güç kaynaklarına ilişkin temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir.Ayrıca, termal güç dalgası herhangi bir mekanik hareketli parça olmadan üretilir, böylece jeneratör küçültülebilir ve mikro ve nano ölçekte entegre edilebilir. İlk olarak, daha önce silikon dioksit, silikon gofre üzerine hazırlanmış demir ve alüminyum oksit katmanları, 120 milimetre çarp 30 milimetre boyutlarındaki bir kuvars tekneye yerleştirilmiş; kuvars tekne, bir termal kimyasal buhar biriktirme düzeneğinin iki inçlik kuvars tüpünün içine yerleştirilmiştir. Çok duvarlı karbon nanotüp dizisi üretildikten sonra, bağımsız çok duvarlı karbon nanotüp ormanları elde etmek için gofret üzerinden nazikçe ayrılmıştır.Kimyasal yakıtı hazırlamak için, piri asitten evaporasyonla elde edilen altı gram piri asit tozunu 100 mililitre Asetonitril içerisinde çözün. Ardından, altı gram sodyum azidi 100 mililitre deiyonize su içerisinde çözün. Hibrit kompoziti sentezlemek için, tek bir çok duvarlı karbon nanotüp ormanının kütlesini bir mikro terazide ölçün.Ardından, çok duvarlı karbon nanotüp ormanının hizalanmış yapılarını taramalı elektron mikroskobu ile doğrulayın. Hizalanmış yapının tüm çok duvarlı karbon nanotüp ormanı boyunca korunduğundan emin olun. Sonra, yakıtın orman gözeneklerine nüfuz etmesini sağlamak için çok duvarlı karbon nanotüp ormanının üzerine 25 µL pirik asit çözeltisi ekleyin.Film dizisinin büzülmesi ve tüm asetoniitril buharlaşana kadar pikrik asidin gözeneklere tamamen nüfuz etmesi için örneği 30 dakika bekletin. Bu noktada, ıslak emdirme yoluyla 2,4,6-trinitro sodyum oksit ve hidrojen azit oluşturmak için pikrik asit kaplı çok duvarlı karbon nanotüp ormanlarını, önceden hazırlanmış 25 µL sodyum azit çözeltisine daldırın. Solventin örnekten buharlaşması için 30 dakika bekledikten sonra, yakıt ve çok duvarlı karbon nanotüplerden oluşan tek bir hibrit kompozitin kütlesini bir mikroterazi ile ölçün.Ardından, yakıt tabakasının ve çok duvarlı karbon nanotüplerin kütle oranını aşağıdaki denklemle hesaplamak için final kütlesini karşılaştırın. Bir osiloskopla bağlantı sağlamak amacıyla, termal güç dalgasından gelen doğrudan voltaj çıktısını ölçecek elektrotlar olarak görev yapması için bir lam slaytın her iki ucuna bakır bant yapıştırın. Bunun ardından, bakır bandı hibrit kompozitin her iki ucuna bağlamak için gümüş pasta kullanın.Gümüş pasta sertleşip bağlantı sabitlendikten sonra, bir multimetre kullanarak polikarbonat bir hazne içindeki hibrit kompozite karşı elektriksel direnci ölçün. Güvenlik amacıyla termogüç dalga üretecini kıskaçlar yardımıyla optik tabloya sabitleyin. Ardından, çıkış voltajının ölçümü için bakır elektrotları osiloskopa bağlamak amacıyla timsah ağzı klipsler kullanın.Jeneratörden yanma yayılımını kaydetmek için yüksek hızlı bir mikroskopi sistemi kurun. Termogüç dalga jeneratörünün önünde yüksek çözünürlüklü görüntülerle net kayıtlar elde etmek için LED lambayı açın. Ardından, kayıt hızını saniyede 5.000 kareden fazlaya ayarlayın.Yüksek akımlı bir güç kaynağı ve nikel krom tel hazırlandıktan sonra, teli yüksek akımlı güç kaynağına bağlayın ve ısıtın. Termogüç dalga üretecinde yanma başlayana kadar, ısıtılmış nikel tel ile hibrit kompozitteki kimyasal yakıt arasında hafif bir temas kurun. Termogüç dalgası üreteç tarafından başlatıldığında, yüksek hızlı kamerada kayıt kare hızını saniyede 5.000 kareye ayarlayın.Termogüç dalga yayılımının başlangıcında kaydı başlatın. Ardından, yüksek hızlı mikroskopi sistemiyle yüksek hızlı fotoğrafik görüntüler halinde anlık görüntüler kaydedin ve termogüç dalga yayılımının başlangıcından sonuna kadar kaydedilen kare sayısını belirleyin. Bu aşamada, osiloskop kullanarak termogüç dalga yayılımının başlangıcından sonuna kadar olan voltaj sinyalini kaydedin ve çıkış voltaj darbesini elde edin.Son olarak, yüksek hızlı mikroskopi sistemindeki tekil karelerde reaksiyon cephesi konumunu belirleyerek ve aşağıdaki denklemi kullanarak reaksiyon yayılım hızını hesaplayın. Termogüç dalgaları için çekirdek nanoyapılı bir malzeme olan hizalanmış çok duvarlı karbon nanotüp dizisi burada gösterilmiştir. Yetiştirilmiş çok duvarlı karbon nanotüplerin çapı 20 ila 30 nanometredir.Pirik asit, sodyum azit ve çok duvarlı karbon nanotüplerden oluşan hizalanmış hibrit kompozit burada gösterilmektedir. Pirik asit ve sodyum azit karışımı, yanmayı artıran tek boyutlu bir yapı oluşturmuştur. Termogüç dalga jeneratörü üretildikten sonra, yüksek hızlı mikroskopi sistemi yanma yayılımını kaydetmiştir.Çift ısıtma yanmayı başlatmış ve bu yanma, çok duvarlı karbon nanotüplerin hizalanma yönü boyunca kendiliğinden yayılan bir kimyasal reaksiyona hızla dönüşmüştür; aynı anda, senkronize edilmiş osiloskop kullanılarak elektriksel enerji dönüşümü elde edilmiştir. Ateşleme için kullanılan nikel krom tel, yalnızca hibrit kompozit üzerindeki yakıt bileşiği ile temas etmiş ve dış elektriksel sinyalden herhangi bir etkilenme olmamıştır. Bu prosedür uygulanırken, kimyasal yakıtlar ile karbon nanotüplere daha yakın olan hibrit yapıların hizalandığı yerin üretilmesinin önemli olduğu unutulmamalıdır.Optimize edilmiş adımlarımızda, yanma dalgalarının tek bir ulusal yayılımına sahip yüksek gövdeli yapılar için yakıt yöntemi, çoklu karbon tüplerden 10 kat daha düşük olmalıdır. Geliştirilmesinin ardından bu teknik, üretimi veya hasadı yapan araştırmacıların, kimyasal yanmadan mikro nano ölçeklerde yüksek özgül gücü keşfetmelerinin önünü açmıştır. Bu videoyu izledikten sonra, yanma odası yakıtlarındaki kimyasal enerjinin termal güç dalgaları şeklinde nasıl termal ve elektrik enerjisine dönüştürülebileceği ve termal yayılımı ile uygulama voltajını kontrol etmek için nasıl tasarlanıp optimize edilebileceği konusunda iyi bir anlayışa sahip olmalısınız.Kimyasal yakıtlar gibi yanıcı maddelerle çalışmanın son derece tehlikeli olabileceğini ve prosedür uygulanırken dökülme odası kullanımı veya kimyasal yakıt miktarının kontrolü gibi önlemlerin her zaman alınması gerektiğini unutmayın.

preparation-evaluation-hybrid-composites-chemical-fuel-multi-walled

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Anodik ark deşarjı çeşitli karbon nanoyapıların sentezlemek için en pratik ve verimli yöntemlerden biridir. Ark kontrol edilebilirlik ve esnekliğini artırmak için, homojen olmayan bir manyetik alan, büyük ölçekli grafen gevreği ve yüksek saflıkta tek duvarlı karbon nanotüpler, tek adımlı bir sentez süreci ile tanıştı.

Tek duvarlı Karbon Nanotüpler Eşzamanlı Sentezi ve Manyetik geliştirilmiş Arc Plazma Grafen

Bu protokol, (HEBM) tekniğini freze kısa süreli yüksek enerjili topu kullanılarak gazsız nanoyapılı enerjik malzemeler (Ni + Al, Ta + C, Ti + C) 'nin hazırlanmasını tarif etmektedir. Aynı zamanda, mekanik olarak imal edilmiş, nanokompozitlerin reaktivitesini incelemek için yüksek hızlı termal görüntüleme yöntemi tarif etmektedir. Bu protokoller, diğer reaktif nano yapılı enerjik malzemeler uzatılabilir.

Hazırlık ve Gazsız nanoyapılı reaktivitesi Enerjik Malzemeler

Çekirdeklerinde kendi kendine birleşmiş nanoyapılar içeren lipid parçacıklarının kinetik stabilizasyonu için karbon nanotüplerin akıllı bir uygulamasını rapor ediyoruz. Lipid parçacıklarının hazırlanması, ilaç dağıtımı gibi biyomedikal uygulamalarda kullanımlarına izin veren oldukça düşük konsantrasyonlarda karbon nanotüpler gerektirir.

Karbon Nanotüpler tarafından Stabilize İçeriden Kendinden monte Lipid Parçacıklar uyduruk hazırlanması

Karbon nanotüplerin yapısı ayarlanabilir polimerik kapsülleme katmanları ile işlevselleştirilmesi ve küçük açılı nötron saçılımı kullanılarak yapısal karakterizasyonu için bir yöntem sunulmuştur.

Küçük açılı Nötron Saçılma tarafından Thermo-geri dönüşümlü Blok Kopolimer ve Karakterizasyonu Tek duvarlı Karbon Nanotüpler işlevselleştirilmesi

Burada, karbon nanomalzemelerinin sulu ortamlarda işlevselleştirilmesi ve kararlı şekilde dağılması için yeni bir yöntem anlatılmıştır. Ozon, doğrudan yüksek güçlü bir ultrasonik hücre vasıtasıyla devridaim edilen sulu bir karbon nanomateryal dispersiyonuna enjekte edilir.

Çevre Dostu Ultrasonik Ozonoliz İşlemi Kullanarak Karbon Nanomalzemelerin İşlevsellik ve Dağılımı

Bir yordam adımlarını izleyen kimyasal değişiklik kullanarak polistiren aşılı multiwalled karbon nanotüpler sentezi için seçmeli olarak tanıtılması polimer zincirleri için yanağında ve onların kendinden montajlı üzerinden Anizotropik seçimdeki olduğunu sundu.

Multiwalled karbon nanotüpler kendinden montajlı etkinleştirmek için polistiren ve Anizotropik seçimdeki aşılama

Burada C60/graphene hibrid nanoyapıların imalatı için bir protokol tarafından fiziksel termal buharlaşma mevcut. Özellikle, ifade ve tavlama koşullarının uygun işleme izin 1D ve yarı 1 d C oluşturulması üzerinde kontrol60 yapıları üzerinde sakinleştirmek grafen.

C60/Graphene hibrid nanoyapıların malzemelerin hazırlık ve

HNbWO6, HNbMoO 6,HTaWO6 katı asit nanosheet modifiye Pt/CNTs sentezi için bir protokol sunulmuştur.

Difenil Eterhidrodeoksijenasyonu için Pt/ CNTs Katalizörlerinin Asitliğini Değiştirme

Burada, kompozitlerin enerji yoğunluğunu etkili bir şekilde artırabilen yüzey modifiye edilmiş BaTiO3 dolgu maddeleri kullanarak dolgu ve polimer bazlı nanokompozitlerin matrisi arasındaki uyumluluğu artırmak için basit ve düşük maliyetli bir çözüm döküm işlemi gösteriyoruz.

Polimer Bazlı Nanokompozitlerin Dielektrik Özelliklerini Geliştirmek İçin Kaplin Maddesi Uygulaması

Bir hibrid roket motoruyanma performansını artırmak için yeni bir iç içe sarmal yapısı ile katı yakıt tahıl kullanan bir teknik sunulmaktadır.

İç içe helisel yapıya sahip Yeni Bir Yakıt Tanesi Kullanarak Hibrit Roket Motorunun Yanma Performansını Artırma

Burada, karbon nanotüpler üzerinde desteklenen Co nanopartiküllerini hidrojen üretimleri için Co- ve N- katkı maddeleri ile sentezlemek için bir protokol sunuyoruz.

Karbon Nanotüp Üzerinde Katkılı Co ve N Atomları ile Desteklenen Metal Nanopartiküllerin Sentezi ve Hidrojen Üretiminde Katalitik Uygulamaları

Keşfedin termoelektrik dalga jeneratörleri için çok duvarlı karbon nanotüp ve kimyasal yakıt hibrit kompozitlerinin sentezlenmesini. Bu yöntem, mekanik parça gerektirmeden yüksek enerji yoğunluğunda elektrik üretimi sağlar.

Thermopower Dalgalarının Çalışmasında Kimyasal Yakıt ve Multi-duvarlı Karbon Nanotüpler Hibrit Kompozitlerin Hazırlanması ve Değerlendirilmesi (Video) | JoVE Journal

Thermopower Dalgalarının Çalışmasında Kimyasal Yakıt ve Multi-duvarlı Karbon Nanotüpler Hibrit Kompozitlerin Hazırlanması ve Değerlendirilmesi

Daha fazla video keşfet